[上海观察]一位华人物理学家多年“陪跑”诺贝尔奖，他会圆梦吗？[图]

这并不意味着张首晟就此与诺奖无缘，因为他在拓扑绝缘体、量子自旋霍尔效应方面，做出的也是开创性工作。  

今年诺贝尔奖揭晓前，复旦大学物理学系教授施郁预测斯坦福大学教授、在上海长大的美籍华裔科学家张首晟将“因为对量子自旋霍尔效应的理论预测，开创了拓扑绝缘体领域”，与美国科学家查尔斯·凯恩、德国科学家劳伦斯·莫兰坎普分享诺贝尔物理学奖。然而最终，诺奖评审委员会将物理学奖授予了戴维·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨。三位获奖者从事的研究领域与张首晟一样，都是凝聚态物理。诺奖评审委员会为何选择了这三位七八十岁的英美老科学家，而不是多年“陪跑”诺奖的张首晟呢？  

上海交通大学物理与天文系教授王孝群分析说，近年来，拓扑绝缘体、外尔半金属成为凝聚态物理学研究的热点，张首晟在拓扑绝缘体领域做出了开创性工作，而且这类“超级材料”有很大的潜在应用价值，所以成为诺贝尔物理学奖的热门人选。然而，当诺奖评委们考虑拓扑绝缘体时，必然会追根溯源，想到多年前在这一领域做出奠基性工作的科学家。“他们会自然而然地想到索利斯、霍尔丹和科斯特利茨，因为在上世纪70—80年代，他们第一次把拓扑学原理引入了凝聚态物理，用这种美妙的几何学描述物质的相变。”  

王孝群认为，把大奖授予这三位科学奖，是物理学界可以普遍接受的。而如果授予张首晟，肯定会有很多科学家提出：为何忽略了这三人的早期工作？“当然，这并不意味着张首晟就此与诺奖无缘，因为他在拓扑绝缘体、量子自旋霍尔效应方面，做出的也是开创性工作。”只是诺贝尔物理学奖不可能连续授奖给一个领域，所以今年青睐凝聚态物理后，明年会颁奖给其他领域，如天体物理、粒子物理，今年53岁的张首晟只能继续等待了。  

上个月，张首晟受上海市科协邀请，来到科学会堂，做了关于“电子高速公路”的学术报告。他说自己是个“很怀旧的人”，对曾经就读的复旦大学、听过科学讲座的科学会堂都很有感情。1978年恢复高考那年，年仅15岁的他考入复旦大学物理学系，大二时被选送到西德的柏林自由大学，攻读理论物理。本科毕业后，他师从杨振宁，在后者建议下改变了研究“大一统理论”的想法，转而研究一个新兴的物理学领域——凝聚态物理。在纽约州立大学石溪分校获得博士学位后，他受朱棣文赏识，入职斯坦福大学，年仅30岁就被评为正教授。  

在演讲中，张首晟多次提到诺贝尔奖。“我办公室正对面就是一位诺贝尔奖得主——劳克林，他在1998年与华人科学家崔琦、施特默分享了诺贝尔物理奖。”谈到自己成功预测的量子自旋霍尔效应，他说：“量子霍尔效应已经让四位科学家两次获得诺贝尔奖，整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应至今都没什么应用，所以诺贝尔奖不只青睐有应用价值的成果。而量子自旋霍尔效应是有应用价值的，因为它不需要外加磁场就能实现。”  

预言存在量子自旋霍尔效应，并被德国科学家实验证实后，张首晟在此基础上，预言了一系列名为“拓扑绝缘体”的新材料。“锡烯”是其中之一，堪称“石墨烯的堂弟”，只有一个原子层，且有蜂窝状结构，具有很好的应用前景。  

新材料对人类文明的进程有重大意义，石器时代、青铜器时代……人类的很多时代以材料命名。张首晟在演讲中表示：“我希望我们将迎来拓扑绝缘体时代，研制出半导体新材料、能源新材料。我们还有望利用拓扑绝缘体制造出量子计算机。”如果这类新材料在未来得到应用，如取代硅材料制造出下一代芯片，那么张首晟摘得诺奖的可能性就更大了。  

来源：上海观察 2016.10.05  

原文： 一位华人物理学家多年“陪跑”诺贝尔奖，他会圆梦吗？